三维数值模拟在泵站侧向进水前池的应用-水利水运工程学报.PDF
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第2期 水 利 水 运 工 程 学 报 No.2
摇 2014年4月 HYDRO鄄SCIENCE AND ENGINEERING Apr. 2014
三维数值模拟在泵站侧向进水前池的应用
1,2 1 1 3
王芳芳 , 吴时强 , 肖摇 潇 , 况曼曼
(1. 南京水利科学研究院, 江苏 南京摇 210029;2. 河海大学, 江苏 南京摇 210098;3. 长江科学院, 湖北 武
汉摇 430010)
摘要:泵站布置形式因进水方式不同通常分为正向和侧向两种进水方式,侧向进水时前池来流方向和前池中
的主流方向存在夹角,此时由于弯道水流的运动特性,侧向进水前池容易产生主流脱壁、回流和漩涡等不良流
态,难以形成良好的水泵进水条件,影响机组的安全运行。 针对古德洛尔电厂一期侧向进水泵站前池,采用
RNG资-着双方程紊流模型封闭雷诺平均的N-S方程,利用SIMPLEC算法对泵站前池及部分引水明渠水流流场
进行三维数值模拟,对比分析设计方案修改前后前池水流的流速、涡量、水面线等水力参量分布特性,并以典型
断面流速分布均匀度为目标函数分析整流措施前后前池内流速分布均匀度变化,验证了增加合理的整流措施
可以有效改善前池流态。
关摇 键摇 词:进水池;流场;紊流;三维数值模拟;整流措施;流速分布;泵站
中图分类号:TV675摇 摇 摇 摇 文献标志码:A摇 摇 摇 摇 文章编号:1009-640X(2014)02-0054-06
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泵站布置形式按照进水方式不同可分为正向进水和侧向进水两种 。 但是,受来流条件、实际地形和
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其他客观因素的限制,有时不得不采用侧向进水的布置形式 。 侧向进水指前池来流方向和前池中的主流
方向存在夹角,此时由于弯道水流的运动特性在前池中容易产生主流脱壁、回流、漩涡等不良流态,难以形成
[2]
良好的水泵进水条件 ,影响泵站机组的安全运行。
侧向进水泵站前池水流流动现象比较复杂,属于侧向取水的水力现象,侧向取水水力特性研究已经取得
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一定的成果。 数值模拟方面,针对侧向取水现象,H郾Chen等 采用的是二维紊流模型,不能很好地反映前
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池流场的三维特性;V郾S郾Neary等 进行了三维层流数值模拟;R郾I郾Issa等 首次用三维紊流模型模拟了T
型分叉结构的两相流,用标准资-着模型封闭三维雷诺平均的Navier鄄Stokes方程,采用壁函数处理固定边界;
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V郾S郾Neary等 考虑了高低雷诺数对壁函数的影响,采用资-着紊流模型对横向取水口的内部水流进行了数
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值模拟;曹继文等 用各向异性的雷诺应力模型封闭方程组,研究了明渠岸边横向取水口水流特性。 针对
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正向取水口进水前池,林锦霖 采用基于VOF方法的紊流模型对高水头小流量电站进水前池流场进行了三
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维模拟,刘超等 分析了底坎设置对整流效果的影响。 而侧向进水口水流流态要复杂得多,印超等 用三
维数值模拟分析弯道连接的进水前池设置底坎和导流板的整流效果,弯道与岔道有着本质的区别,同
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